CN101265930A - 紧固装置 - Google Patents
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Abstract
一种紧固装置，包括：固定至第一构件(40)的套筒(20)；螺栓(1)；与螺栓(1)的阳螺纹部(4)配合以能够在接受到超过预定值的传递扭矩时分离，并且在受到来自螺栓(1)的旋转扭矩而被旋入所述套筒(20)的反螺纹部时旋转，以移动至与从第一构件(40)分离的第二构件(50)接触的位置的可移动间隔器(10)。当与螺栓(1)的阳螺纹部(4)配合时弹性变形以表现出扭矩传递功能和螺距偏差吸收功能的弹性体层(15)形成在可移动间隔器(10)的内周表面上。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于固定两个分离的构件且以共有的距离保持它们分离的紧固装置。
背景技术
传统地，在汽车等技术领域中已提出了用于将两个分离构件固定到彼此并以共有的距离保持它们分离的紧固装置。例如，下列的专利文件1，2及3分别公开了一种紧固装置，包括通过焊接固定至两个分离构件之一的第一构件的套筒，通过反螺纹旋入套筒的可移动间隔器，及在轴部顶端上形成有可与形成在可移动间隔器上的阴螺纹部配合的阳螺纹部的螺栓。螺栓的阳螺纹部与可移动间隔器的配合方式使得当超过预定值的传递扭矩作用在其上时可从彼此拆除。
这些紧固装置具有通过以下方式将第一构件和第二构件固定到彼此并以共有的距离保持它们分离的功能。即，从第二构件***到可移动间隔器中的螺栓被旋转以向可移动间隔器传递扭矩，从而在反螺纹的作用下朝向第二构件移动可移动间隔器。当可移动间隔器与第二构件接触后，螺栓的阳螺纹部从可移动间隔器上分离，然后，螺栓的阳螺纹部被旋至形成在第一构件上的阴螺纹部，由此使第一构件和第二构件固定到彼此并以它们共有的距离保持它们分离。
然而，这些传统的紧固装置不可避免地需要具有螺栓的阳螺纹部长度较短的结构，以使其只有在从可移动间隔器的阴螺纹部上分离后才能旋入第一构件上的阴螺纹部中。这是因为，如果阳螺纹部长度较长并同时旋入可移动间隔器的阴螺纹部和第一构件的阴螺纹部中时，这些阴螺纹部之间很可能会有螺距偏差，它们的螺纹会被损坏或紧固无法实现。为避免这样的麻烦，传统上讲就需要形成在螺栓上的阳螺纹部长度较短。
然而，如果螺栓的阳螺纹部长度被减小，所适用的盘厚度的范围变小。此时，例如，需要对每种车型(vehicle model)区分各种具有不同下颈部(below-neck)长度的螺栓的使用，需要生产多种具有不同下颈部长度的螺栓。这使得螺栓种类增加并有碍于成本的降低。
[专利文件1]日本平开专利公布No.2002-347656
[专利文件2]日本专利国家公布翻译版No.2004-505218
[专利文件3]日本平开专利公布No.2005-61613
发明概述
本发明的目标之一是解决上述在先技术的问题，以及提供一种包括具有较长长度的阳螺纹部但不会因为螺距偏差而产生麻烦的螺栓，且使用此具有统一下颈部长度和统一阳螺纹部长度的螺栓可将两个彼此分离的构件牢固地紧固在不同距离。
为达到上述目的，本发明的紧固装置的特征在于包括：在其内围表面或***表面上形成有反螺纹部并固定至第一构件的套筒；在其轴部的顶端侧形成有阳螺纹部的螺栓；与螺栓的阳螺纹部配合以能够在接受到超过预定值的传递扭矩时分离，并且在受到来自螺栓的旋转扭矩时在与所述套筒的反螺纹部旋合的同时旋转，以移动至与与第一构件分离的第二构件接触的位置的可移动间隔器；其中，当与螺栓的阳螺纹部配合时弹性变形以表现出扭矩传递功能和螺距偏差吸收功能的弹性体层形成在可移动间隔器的内周表面上。
较好地，可移动间隔器的内周表面上的弹性体层由合成树脂或合成橡胶，如人造橡胶、聚酰胺(商品名称：尼龙)、聚丙烯(PP)等制成，其具有的弹性从而既可以在其中接收螺栓的阳螺纹，也可传递扭矩。而且，可移动间隔器的内周表面上的弹性体层包括可与螺栓的阳螺纹部配合的阴螺纹部。或者，阴螺纹部可形成在可移动间隔器的内周表面上的弹性体层上，以使螺栓可从中通过。再或者，可移动间隔器的内周表面上的弹性体层在圆周方向上被分为多个部分。再或者，用于阻止可移动间隔器旋转的止动器从套筒的上表面突出。
本发明的紧固装置用于使彼此分离的第一构件和第二构件固定，并以它们的共有距离保持它们分离。使用中，如传统情形一样，螺栓的阳螺纹部被旋入可移动间隔器的内周表面，以向可移动间隔器传递扭矩，从而可移动间隔器被旋转。然后，作为套筒和可移动间隔器之间的反螺纹功能的结果，可移动间隔器移动至与第二构件接触的位置。
当到达此状态时，可移动间隔器无法再旋转。这样，螺栓的阳螺纹部从可移动间隔器上分离，并进一步被旋至第一构件，结果使第一构件固定至第二构件。
然而，在根据本发明的紧固装置中，弹性体层形成在可移动间隔器的内周表面。当螺栓的阳螺纹部被旋入其中时，弹性体层同时体现出扭矩传递功能和螺距偏差吸收功能。由于该弹性体层，即使螺栓的阳螺纹部被同时旋至可移动间隔器的弹性体层和第一构件时也不会发生螺距偏差。因此，与传统情形不同，螺栓的阳螺纹部的长度无需被缩短。这样，螺栓的阳螺纹部可以较长，具有统一长度的阳螺纹部长度的螺栓适用于将第一构件和第二构件互相紧固，无论第一构件和第二构件之间距离较长还是较短。结果，无需制造多种具有不同下颈部长度的螺栓，成本可以降低。
而且，如权利要求2所述，当可移动间隔器的内周表面上的弹性体层由合成树脂或合成橡胶如人造橡胶，聚酰胺(商品名称：尼龙)，聚丙烯(PP)等制成时，其具有弹性且能够接收旋入其中的螺栓的阳螺纹部，弹性体层就可容易地体现出扭矩传递功能和螺距偏差吸收功能。
而且，如权利要求5所述，当可移动间隔器的内周表面上的弹性体层在圆周方向上被分为多个部分时，扭矩传递力和螺距偏差吸收力可被更精确地调整。而且，如权利要求6所述，当用于阻止可移动间隔器旋转的止动器从套筒的上表面突出时，可防止可移动间隔器由于运输过程中产生的振动而旋转以滑脱。
附图说明
图1是显示处于分解状态的第一实施例的紧固装置的立体图；
图2是显示可移动间隔器和套筒互相旋紧的运输期间的状态的立体图；
图3是显示可移动间隔器和套筒互相旋紧的运输期间的状态的平面图；
图4是可移动间隔器的平面图；
图5是可移动间隔器的部分切除前视图；
图6是显示通过第一实施例的紧固装置紧固的初始阶段的剖视图；
图7是显示可移动间隔器随螺栓旋转而移动的状态的剖视图；
图8是显示可移动间隔器与第二构件接触的状态的剖视图；
图9是显示螺栓的阳螺纹部完全与可移动间隔器的阴螺纹部和螺母的阴螺纹部旋紧的状态的剖视图；
图10是显示紧固完成的状态的剖视图；
图11是显示第二实施例的紧固装置的分解剖视图。
具体实施方式
(第一实施例)
图1至10分别显示了本发明的第一实施例。此实施例的紧固装置包括金属螺栓1，金属可移动间隔器10，套筒20，及金属螺母31。第一构件40形成有螺栓***孔42，金属螺母31焊接至第一构件40的后表面。螺栓1包括头部2，圆柱形轴部3，和形成在圆柱形轴部3的顶端侧的正螺纹的阳螺纹部4。如下所述，螺栓1被旋入可移动间隔器10。其直径小于阳螺纹部4的根部直径的杆顶部5形成在阳螺纹部4的顶端侧，用于使***和旋入可移动间隔器10和螺母31的阴螺纹部更容易。
套筒20被固定至第一构件40的螺栓***孔42的表面。套筒20通过嵌入模制(insert-molding)将金属螺母14一体式地封装在其六角形树脂铸造的柱体中。近似三角形的板状部23以120°的间隔彼此相邻地分别设置在套筒20的六角形柱体的侧表面的底端。三片要被***第一构件40的通孔41的夹板30从这些板状部23的下侧凸出。每片夹板30都形成有防止滑脱的爪32，这些爪32用于将套筒20固定至第一构件40的螺栓插孔42的表面上。
含有可与形成在可移动间隔器10的***表面上的阳螺纹部12配合的反螺纹的阴螺纹部22形成在螺母14的内周表面上。而且，旋转止动器27从套筒20的上表面上突出。这是一个弹性地与可移动间隔器10的矩形头部接合的止动器，以防止可移动间隔器10由于当紧固装置随可移动间隔器10***及旋入套筒20时运输期间产生的振动和类似而旋转并从套筒20上松动滑落。
可移动间隔器10包括圆柱部11及从位于圆柱部11的一端部的***边缘向外延伸的近似六角形的板状部13。是反螺纹的阳螺纹部12形成在圆柱部11的***表面上。在其阳螺纹部12旋入包括形成在套筒20的螺母14上的反螺纹的阴螺纹部22中的状态下，可移动间隔器10安装至套筒20。
可移动间隔器10的近似六角形的板状部13用作锁定及保持用于使可移动间隔器10与套筒20紧固或松动的工具(如扳手)的部分。而且，钻在可移动间隔器10的板状部13中的六角形孔用作锁定及保持用于使可移动间隔器10与套筒20紧固或松动的工具(如六角扳手)的部分。这些锁定和保持部并不限于近似六角形的板状部13及六角形孔，而且可以是被合适地产生，例如用于锁定专用工具的孔被钻在板状部1中。
在可移动间隔器10的内周表面上，弹性体层15形成在可移动间隔器10的整个长度上。当螺栓1的阳螺纹部4***其中时，弹性体层15体现出扭矩传递能力和螺距偏差吸收能力。弹性体层15由与可移动间隔器10的主体不同的材料制成。具体地，它由具有弹性并可接收***并旋入其中的阳螺纹部4，且可体现用于螺栓1的传递扭矩功能及螺距偏差吸收功能的合成树脂或合成橡胶如人造橡胶，聚酰胺(商品名称：尼龙)，聚丙烯(PP)等制成。
扭矩传递功能是利用产生在弹性体层15中的摩擦力将螺栓1的旋转扭矩传递至可移动间隔器10的功能。螺距偏差吸收功能是通过使弹性体层15变形而吸收当螺栓1的阳螺纹部4被同时旋入可移动间隔器的弹性体层15的内周表面和金属螺母31时发生的螺距偏差的功能。在弹性体层15的内周表面上，螺旋形的凹陷和凸起作为螺栓1的阳螺纹部4拧入弹性体层15的结果而形成。无需多言，用于接收***和旋入其中的阳螺纹部4的阴螺纹部预先形成在弹性体层15的内周表面上。
在此实施例中，如图1及3所示，可移动间隔器10的内周表面，即弹性体层15通过沿轴向延伸的切口17在圆周方向上被分为多个部分，每部分在截面上都具有半圆形，以使材料均匀具有的弹性和摩擦力可被更详细地设置。相反，也可根据使用条件等适当地选择可替换的形状。
接着，参考图6至10介绍使用上述紧固装置使第一构件40和第二构件50互相固定以共有的距离保持它们分离的方法。例如，第一构件40是汽车的侧板，第二构件50是汽车的前柱。而且，螺栓1的阳螺纹部4的长度大于焊接至第一构件40的螺母31和与第二构件50接触的可移动间隔器10之间的距离。
如图6所示，首先，套筒20通过夹板30安装至第一构件40。具体地，套筒20的夹板30被适配地***钻在第一构件40中的通孔41中并被锁定在其中，以使夹板30和第一构件40被互相固定。在初始状态，可移动间隔器10完全旋入套筒20的螺母14，直到可移动间隔器10的板状部13与套筒20的上端接触。
接着，螺栓1被***钻在第二构件50中的通孔51。然后，如图7所示，螺栓1的阳螺纹部4被***到可移动间隔器10的内周表面中，且螺栓1以正螺旋方向被旋入(如顺时针方向)。这使得在具有扭矩传递功能和螺距偏差吸收功能的可移动间隔器10的弹性体层15和螺栓1的阳螺纹部4之间产生摩擦力，以使螺栓1的旋转扭矩传递至可移动间隔器10。这样，螺栓1和可移动间隔器10整体地沿正方向旋转。
作为可移动间隔器10这样旋转的结果，通过反螺纹旋入套筒20的螺母14中的可移动间隔器10继续移动直到其板状部13与第二构件50接触，如图8所示。当达到图8所示的位置时，可移动间隔器10无法再旋转。在此状态下，扭矩被进一步施加到螺栓1上，以使螺栓1从可移动间隔器10上分离并在独立旋转时前进。结果，如图9所示，螺栓1的阳螺纹部4被旋入焊接至第一构件40的螺母31中。此时，螺栓1的阳螺纹部4处于被旋入形成在弹性体层15的内周表面上的阴螺纹部中的状态下。螺距偏差被弹性体层15的螺距偏差功能，即弹性体层15的弹性变形吸收。这样，即使螺栓1的阳螺纹部4和螺母31的阴螺纹部之间具有螺距偏差，阳螺纹部4也可无故障地旋入阴螺纹部。
具体地，只要顶端具有螺距，哪怕是最小的螺距，螺栓1的阳螺纹部4就可***并旋入金属螺母31的阴螺纹部，弹性体层15弹性地变形以自动地与螺栓1的阳螺纹部4和螺母31之间的螺距匹配。然后，如图10所示，螺栓1的阳螺纹部4继续前进并只被旋入并固定至焊接到第一构件40上的螺母31中，以使得第一构件40可以牢固地安装至第二构件50并以一定的距离保持分离。
如上所述，在本发明的紧固装置中，在可移动间隔器10与螺栓1的阳螺纹部4连接时表现出扭矩传递功能和螺距偏差吸收功能的弹性体层15形成在可移动间隔器10的内周表面上。因此，无论可移动间隔器10的内周表面和螺母31的阴螺纹部之间是否存在螺距偏差，螺栓1都可精确地旋入螺母31的阴螺纹部。由于这样的布置，即使第二构件50和第一构件40之间的距离较短且螺栓1的阳螺纹部4的长度长于可移动间隔器10的下端和螺母31的上端之间的距离，也不会有问题产生。当然，即使第二构件50和第一构件40之间的距离较长，也可使用如上所述的具有较长下颈部长度的螺栓1而使其互相固定。
(第二实施例)
在如上所述的第一实施例中，可移动间隔器10和套筒20在可移动间隔器10被收容在套筒20中的状态下互相旋紧。在图11所示的第二实施例中，可移动间隔器10的直径形成为大于套筒20的直径，故可移动间隔器10和套筒20在套筒20被收容在可移动间隔器10中的状态下互相旋紧。
可移动间隔器20包括圆柱部11，及设置为用于关闭位于圆柱部11一侧的开口部的板状部13。反螺纹的阴螺纹部16形成在圆柱部11的内周表面上。弹性体层15形成在钻在板状部13中的中心孔的内周表面上。如第一实施例一样，弹性体层15由合成树脂或合成橡胶如人造橡胶，聚酰胺(商品名称：尼龙)，聚丙烯(PP)等制成，且具有传递扭矩功能及螺距偏差吸收功能。
而且，套筒20具有实质上等于可移动间隔器10的圆柱部11的内径的外径，并包括略长于圆柱部11的圆柱部21。包括能够与包括形成在可移动间隔器10的圆柱部11的内周表面上的反螺纹的阴螺纹部16匹配的反螺纹的阳螺纹部26形成在圆柱部21的***表面上。具有小于圆柱部21的内径的直径的螺纹孔24被钻在圆柱部21的中心部上。可与螺栓1的阳螺纹部4匹配的阴螺纹部25形成在螺纹孔24中。该阴螺纹部25具有与螺栓1的阳螺纹部4相对应的常规螺纹形状。
在第二实施例的紧固装置中，套筒20被固定至未说明的第一构件，且螺栓1被旋至被其反螺纹旋至套筒20的可移动间隔器10的弹性体层15。在此方式下，螺栓1的旋转扭矩被施加给可移动间隔器10以旋转可移动间隔器10。当可移动间隔器10旋转时，如上述的第一实施例一样，螺栓1和可移动间隔器10整体地缩回。当可移动间隔器10与第二构件2接触并停止时，由于旋转扭矩超过了摩擦力，螺栓1沿着正方向的旋转前进，螺栓1的阳螺纹部4旋转至套筒20的阴螺纹部25。结果，第一构件可以牢固地安装至第二构件并以一定的距离保持分离。在上述的方式下，第一构件的阴螺纹部形成在套筒20上。
如上所述，根据本发明，尽管螺栓形成为具有较长的阳螺纹部，不会因为螺距偏差而产生问题，两个以不同距离分离的构件可使用这种具有统一下颈长度及统一阳螺纹部长度的螺栓而可靠地互相紧固。由于此结构，与传统情形不同，无需制造多种具有不同下颈部长度的螺栓。这样，由于零件种类的减少，可获得成本降低的优点。
Claims (6)
1.一种紧固装置，其特征在于，包括：
在内周表面或外周表面上形成有反螺纹部并固定至第一构件的套筒；在轴部顶端侧形成有阳螺纹部的螺栓；以及可移动间隔器，该可移动间隔器与所述螺栓的阳螺纹部接合，以能够在接受到超过预定值的传递扭矩时分离，并且在接受到来自所述螺栓的旋转扭矩时边与所述套筒的反螺纹部拧合边旋转，以便移动至与的第二构件接触的位置，其中所述第二构件与第一构件分离；其中，弹性体层形成在所述可移动间隔器的内周表面上。
2.如权利要求1所述的紧固装置，其特征在于，其中所述可移动间隔器的内周表面上的弹性体层由合成树脂或合成橡胶制成。
3.如权利要求1或2所述的紧固装置，其特征在于，其中所述可移动间隔器的内周表面上的弹性体层包括旋至所述螺栓的阳螺纹部的阴螺纹部。
4.如权利要求1或2所述的紧固装置，其特征在于，其中所述螺栓穿过所述可移动间隔器的内周表面上的弹性体层以组成阴螺纹部。
5.如权利要求1至3中任意一项所述的紧固装置，其特征在于，其中所述可移动间隔器的内周表面上的弹性体层在圆周方向上被划分为多个部分。
6.如权利要求1所述的紧固装置，其特征在于，其中用于阻止所述可移动间隔器旋转的止动器从所述套筒的上表面凸出。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080917 |